Question

如图所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₀自动控制），阅读该饮水机说明书可知：热水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，保温时的功率40W．求：试问：

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S₀应处于什么状态？

（2）R₁和R₂的电阻值各是多大？

（3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（c_水＝4.2×10³J/（kg•m³），ρ_水＝1.0×10³kg/m³，忽略温度对电阻的影响）

Answer

(1)(1分)断开 (2)(4分)R1=121Ω R2=1089Ω (3)(3分)2541s

【解析】

试题分析电路结构，根据电路结构及电功率公式分析答题．由电功率公式的变形公式求出电阻阻值．由电功率公式求出热水器的实际功率，由热量公式求出水所吸收的热量，最后由功率公式的变形公式求出加热时间．

（1）由电路图可知，开关S0断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关S0闭合时，只有电阻R1接入电路，电阻R2被短路，此时电路电阻较小，电源电压U一定，由P=可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越大，饮水机功率越大，因此当开关S0断开时，电路定值较大，电功率较小，饮水机处于保温状态．

（2）∵P加＝，∴电阻R1=∵P保=，∴电阻R总==1210Ω，

保护电阻R2=R总-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω；

（3）设加热时间为t，有P峰t80%=Q吸，即t80%＝c水m水△t水，t80%＝c水ρ水V水△t水，

t==2541s；